引言
云計(jì)算(cloud computing, aka 云端運(yùn)算)已經(jīng)流行了很多年贝淤，就算你有沒有IT的背景，都很大可能聽過云計(jì)算政供。簡單來說播聪，云計(jì)算就是計(jì)算設(shè)備共享，使用者(user)可以透過互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)時(shí)地(anywhere and any time) 按需(on demand)使用數(shù)據(jù)中心的設(shè)備布隔，例如數(shù)據(jù)庫离陶、CPU等等，進(jìn)行開發(fā)和計(jì)算衅檀。
而云計(jì)算已經(jīng)發(fā)展了十多年(由2006年亞馬遜提供云端服務(wù)開始計(jì))招刨，當(dāng)中衍生出不少新技術(shù),霧計(jì)算(fog computing) 就是其中之一。下文將會(huì)介紹霧計(jì)算的由來和應(yīng)用哀军。
為什么是霧計(jì)算(fog?computing)? 名字背后有什么意思?
云計(jì)算(cloud computing)名字的由來,我相信大部分人都可以聯(lián)想到沉眶。簡單來說,就是服務(wù)在很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的地方(i.e.云端)，用戶能夠遠(yuǎn)距離存取杉适。
但說到霧計(jì)算（fog computing）捌肴，名字背后究竟有什么意義呢？代表服務(wù)像霧一樣虛無縹緲藕咏？還是代表服務(wù)就如霧一樣無處不在状知？其實(shí)霧計(jì)算的命名，是來自一名句：
霧是更貼近地面的云
這一句句子正正反映了霧計(jì)算的兩個(gè)特點(diǎn):
? ? 1. 霧計(jì)算是云計(jì)算的延伸(云與霧?—?反正都是水的聚合物)
? ? 2. 霧計(jì)算更接近終端用戶(End User)
霧計(jì)算其實(shí)和云計(jì)算一樣孽查，都是在空氣中飄浮饥悴，從遠(yuǎn)距提供服務(wù)。但霧又不像云一高到遙不可及盲再，反而十分貼近地面铺坞，是圍繞著生活周圍性能較弱又更為分散的服務(wù)器。
霧計(jì)算的優(yōu)勢(shì)和用例(Use Case)
霧計(jì)算既然又分散又弱洲胖，究竟有什么好處呢?其實(shí)霧計(jì)算有一個(gè)絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),就是:
霧計(jì)算能提供超低延遲
霧計(jì)算所采用的架構(gòu)更接近網(wǎng)絡(luò)邊緣，因此坯沪，存取速度就能非常之快绿映。
用例1?—?智能停車場
以智能停車場為例(下圖)，這里有三層的架構(gòu)腐晾，當(dāng)中包括1)最底層的感應(yīng)器叉弦，用作感知汽車有否在泊車位1中停泊，2)中層的霧計(jì)算服務(wù)器藻糖，用作數(shù)據(jù)的初步處理淹冰，3)最上層的云服務(wù)器，用作分析汽車影像巨柒。
當(dāng)泊車位1中的汽車離開停車場時(shí)樱拴，就會(huì)觸動(dòng)到感應(yīng)器制造車離開停車場的事件(Step 1)。但感應(yīng)器的處理力有限洋满，并未能有效處理到這件事 (event)晶乔。因此，感應(yīng)器就會(huì)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁浇撵F計(jì)算服務(wù)器牺勾。由于霧計(jì)算服務(wù)器就布置在停車場內(nèi)正罢，當(dāng)它收到這件事件后，就會(huì)作出初步分析驻民，并決定快速通知附近的照明系統(tǒng)翻具，將泊車位1的照明關(guān)掉，以表示這個(gè)泊位可供其他車使用(Step 2)回还。但由于霧計(jì)算服務(wù)器能力亦有限裆泳，并未能處理到影像。因此懦趋，霧計(jì)算服務(wù)器就會(huì)將車的影像傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的云服務(wù)器中晾虑。云服務(wù)器處理力是最強(qiáng)的，但布置得比較遠(yuǎn)。云服務(wù)器處理完汽車的影像后帜篇，分析到汽車的車牌(AB1234)糙捺，就會(huì)將車牌號(hào)碼發(fā)回到霧計(jì)算器中(Step 3)。由于車由泊位到離開處需時(shí)笙隙，霧計(jì)算器就能利用這段時(shí)間等待云服務(wù)器計(jì)算洪灯，并將車牌結(jié)果顯示到離開處(Step 4)。
通過霧計(jì)算的布局竟痰，這大大減低了云服務(wù)器的負(fù)擔(dān)签钩，又能快速回應(yīng)環(huán)境的需求，一舉兩得坏快。
用例2?—?實(shí)時(shí)地質(zhì)監(jiān)控
又例如以地質(zhì)監(jiān)控為例铅檩，地質(zhì)每分每秒都在改變(e.g.溫度、濕度莽鸿、光度等)昧旨，每分鐘都在產(chǎn)生大量環(huán)境數(shù)據(jù)。
而且地球廣大遼闊祥得，監(jiān)控地質(zhì)不可能只是監(jiān)控幾十平方米的土壤兔沃。每次地質(zhì)監(jiān)控都可能涉數(shù)千萬平方米。
若然级及，只布置一個(gè)強(qiáng)大的云服務(wù)器作地質(zhì)監(jiān)控乒疏，感應(yīng)器和云服務(wù)器的距離可能相差數(shù)千萬米遠(yuǎn)。就算信息能以光速直線極速傳播饮焦，都可能會(huì)有數(shù)毫秒的延遲怕吴，再加上來回的計(jì)算時(shí)間，影響將可能很大追驴。
因此械哟，好多作地質(zhì)監(jiān)控的公司都會(huì)在中間布置霧服務(wù)器，來減少延遲時(shí)間殿雪。因霧服務(wù)器較接近感應(yīng)器暇咆，它將能快速回應(yīng)環(huán)境需求，作出實(shí)時(shí)的監(jiān)控丙曙。
霧計(jì)算的架構(gòu)(Fog Computing Architecture)
透過上述的用例可見爸业，霧計(jì)算的架構(gòu)其實(shí)可以分為三層: 1)感應(yīng)器層(Sensor Layer)、2)霧計(jì)算層(Fog Layer)亏镰、3)云計(jì)算層(Cloud Layer)
感應(yīng)器層(Sensor Layer)的作用顯然是感應(yīng)環(huán)境的變化扯旷，并觸發(fā)事件(event)通知霧服務(wù)器。
但感應(yīng)器的設(shè)定是需要網(wǎng)絡(luò)管理員控制的索抓，而設(shè)定的方法是可以透過霧服務(wù)器(Fog Layer)來進(jìn)行钧忽。在霧服務(wù)器中毯炮，它會(huì)提供用戶使用介面(GUI)和API。網(wǎng)絡(luò)管理員只需將感應(yīng)器連接到霧服務(wù)器耸黑，就能統(tǒng)一管理桃煎。而透過霧服務(wù)器的管理，管理員能夠控制不同的感應(yīng)器的行為大刊。當(dāng)霧服務(wù)器收到事件時(shí)为迈，它能將事件作初步的分析，因應(yīng)管理員的設(shè)定作出回應(yīng)(Fog Decision)缺菌，例如用例一霧服務(wù)器通知附近的照明系統(tǒng)等葫辐。如有需要，霧服務(wù)器亦會(huì)通知云服務(wù)器作進(jìn)一步的分析伴郁，并因應(yīng)云服務(wù)器的計(jì)算耿战，作出回應(yīng)。
簡單而言焊傅，霧計(jì)算層(Fog Layer) 有以下作用:
? ? - 第一層數(shù)據(jù)分析(First-level Data Analysis)
? ? - 事件(event)生命周期控制和管理(e.g.回應(yīng)和分析檢測(cè)到的事件)
? ? - 配置感應(yīng)器(Configuration of Sensors)
而霧服務(wù)器本身亦是需要控制的昆箕，而設(shè)定的方法是可以透過云計(jì)算層(Cloud Layer)來進(jìn)行。與霧服務(wù)器相同租冠，云服務(wù)器會(huì)提供GUI和API來設(shè)定霧服務(wù)器。但與此不同的是薯嗤，云服務(wù)器亦負(fù)責(zé)管理整體的服務(wù)顽爹，如開發(fā)人員開發(fā)了一個(gè)新服務(wù)，例如一個(gè)新的Fog API骆姐，管理人員就能將這個(gè)服務(wù)配置(Deploy)到全部的霧服務(wù)器中镜粤，使整體的服務(wù)得以提升。當(dāng)有一個(gè)復(fù)雜的事件需要處理時(shí)玻褪，云服務(wù)器亦能作出深入的計(jì)算肉渴，并將結(jié)果通知霧服務(wù)器。
簡單而言带射，云計(jì)算層(Cloud Layer)有以下作用:
? ? - 總體數(shù)據(jù)分析(Global Data Analysis)
? ? - 服務(wù)層面的控制和管理(Service Level Agreements (SLAs) monitoring)
? ? - 管理及配置霧服務(wù)器(Configuration of Fog Servers)
總結(jié) -- 這是一個(gè)云與霧互相配搭的新年代
如果云計(jì)算是新一代的集中式計(jì)算同规，那霧計(jì)算則是新一代的分布式計(jì)算，并且非常適合用于需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)中窟社。在智能城市里券勺，每秒都要處理大量數(shù)據(jù)(例如交通、風(fēng)能灿里、農(nóng)業(yè)等)关炼，系統(tǒng)間需要頻繁大量的溝通，并對(duì)環(huán)境作廿出即時(shí)回應(yīng)匣吊。如果全部數(shù)據(jù)都由云端處理儒拂，一來會(huì)造成大量的網(wǎng)路流量寸潦，并有可能令云端會(huì)超負(fù)荷，二來由于云服務(wù)器較遠(yuǎn)社痛，因此未必能提供足夠快的服務(wù)见转。霧服務(wù)器正正能作為有效的中間處理，初步處理數(shù)據(jù)褥影，并作出即時(shí)的回應(yīng)池户，消除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i。當(dāng)數(shù)據(jù)需要大量計(jì)算時(shí)凡怎，就可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫诵＝埂Ｔ婆c霧互相配搭，將能最有效回應(yīng)環(huán)境的需求统倒。
